本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于實(shí)現(xiàn)空氣成像的光學(xué)平板結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前市面上可以實(shí)現(xiàn)空氣成像的方法是通過在空氣中噴射水蒸氣，水蒸氣液化成小水珠，總體上形成霧幕，再通過投影把內(nèi)容投射到霧幕上的形式來實(shí)現(xiàn)空氣成像，但是在本質(zhì)上還是一種投影的方式，并且要持續(xù)不斷的形成霧幕需要持續(xù)不斷的補(bǔ)給水，同時(shí)投影形成的畫面會(huì)有嚴(yán)重的光損，成像的效果極差，整個(gè)過程能量的損耗也巨大，實(shí)用性小，無法成為下一代的顯示設(shè)備替代品。

目前，國內(nèi)外采用干涉和衍射分步實(shí)現(xiàn)全息成像并進(jìn)行展示的產(chǎn)品不少，設(shè)計(jì)方法多樣，但也存在一些不足，現(xiàn)有的全息投影產(chǎn)品，成像必須在一塊具體的載體上，效果差且為“偽”全息，顯示效果和交互體驗(yàn)不具有足夠的產(chǎn)品吸引力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了追求更好的顯示效果和產(chǎn)品體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)正真的全息技術(shù)做到在空氣中光線重新聚焦成實(shí)像，本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)空氣成像的光學(xué)平板結(jié)構(gòu)，此成像方式可通過系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)空中交互操作，區(qū)別于以往的交互方式。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種實(shí)現(xiàn)空氣成像的光學(xué)平板結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括緊密貼合疊加的上層鏡片和下層鏡片，該上層鏡片和下層鏡片均采用垂直于鏡片表面且平行排列的多個(gè)反射條，該反射條的兩側(cè)面分別設(shè)置有反射膜，所述上層鏡片的反射條與下層鏡片的反射條正交布置。

優(yōu)選地，所述反射條的厚度小于等于1mm，所述上層鏡片與下層鏡片的厚度相同。

本發(fā)明的光學(xué)平板結(jié)構(gòu)還可以應(yīng)用于車載顯示屏、柜臺(tái)顯示屏、數(shù)字標(biāo)牌和智能辦公桌顯示屏中。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過特殊精密微觀結(jié)構(gòu)重新構(gòu)造的光學(xué)面板，可以使二維或者三維光源直接在空氣中成實(shí)像實(shí)現(xiàn)真正的全息影像；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可直接在用戶面前成實(shí)像，后期進(jìn)行系統(tǒng)集成可以實(shí)現(xiàn)正真的全息交互。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的微觀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中反射條交互的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的光路示意圖；

圖4為本發(fā)明的內(nèi)部光路原理圖；

圖5為本發(fā)明的成像示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式作詳細(xì)的說明。

如圖1所示，實(shí)現(xiàn)空氣成像的光學(xué)平板結(jié)構(gòu)包括緊密貼合疊加的上層鏡片1和下層鏡片2，該上層鏡片和下層鏡片均采用平行排列的多個(gè)反射條3，反射條垂直于鏡片表面，且上層鏡片的反射條與下層鏡片的反射條正交布置，形成兩層整齊排列的正交鏡面結(jié)構(gòu)，任何點(diǎn)光源、平面光源和立體光源發(fā)射出來的分散的光線在經(jīng)過此特殊結(jié)構(gòu)的鏡片后都會(huì)在鏡片另一邊相同位置重新匯聚成像，參照?qǐng)D3和5。

如圖2所示，所述反射條3的兩側(cè)面分別設(shè)置有反射膜4，用于對(duì)光線進(jìn)行全反射。所述反射條的厚度為1mm，厚度越薄越好，所述上層鏡片與下層鏡片的厚度要相同。

圖4示出了光路的工作原理：

在微米結(jié)構(gòu)上，使用相互正交的雙層鍍膜鏡面結(jié)構(gòu)，對(duì)任意光信號(hào)進(jìn)行正交分解，原始信號(hào)被分解為信號(hào)x和信號(hào)y兩路相互正交信號(hào)，信號(hào)x在第一物理層，按照與入射角相同的反射角在鏡表面進(jìn)行全反射，此時(shí)信號(hào)y保持平行第一物理層，穿過第一物理層后，在第二物理層表面按照與入射角相同的反射角在鏡表面進(jìn)行全反射，反射后的信號(hào)y與信號(hào)x組成的反射后的光信號(hào)便與原始光信號(hào)成鏡面對(duì)稱。因此任意方向的光線經(jīng)過此鏡片均可實(shí)現(xiàn)鏡面對(duì)稱，任意光源的發(fā)散光經(jīng)過此鏡片便會(huì)在對(duì)稱位置重新匯聚成像，成像距離與全息薄膜與光源距離相同，為等距離成像，且像的位置在空中，不需要具體載體，直接把實(shí)像成現(xiàn)在空氣中。因此，使用者所看到的空間中的影像即是實(shí)際存在的物體所散發(fā)出的光。

原始光源在經(jīng)過光學(xué)平板結(jié)構(gòu)后,在光學(xué)平板結(jié)構(gòu)上發(fā)生上述過程，匯聚成像后的入射角分別為?1，?2，?3，?4…..?n，像與光學(xué)平板結(jié)構(gòu)的距離l,則成像在光學(xué)平板結(jié)構(gòu)與原始光源的等間距l(xiāng)處，可視角?為2倍max(?)，所以如果板的尺寸較小，僅在距離正面的一定距離才可看到影像；如果板的尺寸變大，即可實(shí)現(xiàn)更大的成像距離，從而增大視野率。

本發(fā)明的光學(xué)平板結(jié)構(gòu)還可以應(yīng)用于車載顯示屏、柜臺(tái)顯示屏、數(shù)字標(biāo)牌和智能辦公桌顯示屏等環(huán)境。

在未來的汽車上大量應(yīng)用光線平板結(jié)構(gòu)，可以替代現(xiàn)有較為傳統(tǒng)的hud實(shí)現(xiàn)真全息，其次也可以替代現(xiàn)有的液晶觸控儀表盤。由于本發(fā)明的光學(xué)平板可以調(diào)整特定的視場(chǎng)角，因此可以防止窺視，廣泛應(yīng)用到需要隱私信息保護(hù)的輸入端。本發(fā)明用于數(shù)字標(biāo)牌，區(qū)別傳統(tǒng)廣告媒體表現(xiàn)形式，這將帶來電子廣告的革命，更吸引的表現(xiàn)形式和交互方式，可以將廣告內(nèi)容真正的融于人群。

以上所述實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)空氣成像的光學(xué)平板結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括緊密貼合疊加的上層鏡片和下層鏡片，該上層鏡片和下層鏡片均采用垂直于鏡片表面且平行排列的多個(gè)反射條，該反射條的兩側(cè)面分別設(shè)置有反射膜，所述上層鏡片的反射條與下層鏡片的反射條正交布置。本發(fā)明通過特殊精密微觀結(jié)構(gòu)重新構(gòu)造的光學(xué)面板，可以使二維或者三維光源直接在空氣中成實(shí)像實(shí)現(xiàn)真正的全息影像；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可直接在用戶面前成實(shí)像，后期進(jìn)行系統(tǒng)集成可以實(shí)現(xiàn)正真的全息交互。

技術(shù)研發(fā)人員：范超;韓東成;張亮亮;李正軍;黃志剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽省東超科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.26
技術(shù)公布日：2017.09.22